Revisão / Review
S
istema de grupo sangüíneo Duffy: Biologia e prática transfusional
Duffy blood group system: Biology and transfusion practice
Eduardo Jens1
Thiago Pagliarini1
Marcia C. Z. Novaretti2
1
Pós-graduando da Disciplina de Hematologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo.
2
Professora colaboradora da Disciplina de Hematologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Chefe da Divisão de Imunematologia da Fundação Pró-Sangue Hemocentro de São Paulo.
Divisão de Imunematologia da Fundação Pró-Sangue Hemocentro de São Paulo/Disciplina de Hematologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo.
Correspondência para: Marcia Cristina Zago Novaretti Av. Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 155 - 1º andar 05403-000 – São Paulo-SP – Brasil
Tel: 55 11 3088-2638; Fax.: 55 11 3083-2290 E-mail: marcitabrz@yahoo.com
Após a introdução da técnica de antiglobulina indireta por Coombs em meados da década de 40, vários anticorpos antieritrocitários foram descobertos. O grupo sanguí-neo Duffy foi descoberto quando Cutbush e Ikin detectaram, no início da década de 50, os primeiros anticorpos desse sistema. Os anticorpos Duffy são clinicamente significantes na prática transfusional, pois mostraram ser causadores de reação hemolítica transfusional e de doença hemolítica do recém-nascido, sendo de ocorrência mundial. O gene FY é constituído por dois exons e seu lócus foi mapeado no cromossomo 1q22-q23. Os antígenos Fya e Fyb são codificados pelos alelos FYA e FYB e são
responsáveis pelos fenótipos Fy(a+b-), Fy(a-b+) e Fy(a+b+). São carreados por uma glicoproteína de 336 aminoácidos também chamada DARC (Duffy Antigen/Receptor for Chemokines), que tem alta afinidade a quimiocinas, sendo também os receptores para Plasmodium vivax. Os polimorfismos relacionados aos seus alelos permitiram o desenvolvimento da técnica de genotipagem por PCR, que é de grande utilidade para a segurança transfusional e incompatibilidade feto-materna. Na última década, inúme-ras pesquisas têm sido feitas quanto ao papel biológico dos antígenos de grupos sangüíneos. Nesse artigo iremos revisar o sistema de grupo sangüíneo Duffy, em especial quanto à prática transfusional e suas funções biológicas. Rev. bras. hematol. hemoter. 2005;27(2):110-119.
Palavras-chave: Sistema de grupo sangüíneo Duffy; DARC; quimiocinas; malária; gene Duffy.
Introdução
Um dos mais notáveis avanços em pesquisa na área médica na primeira metade do século XX foi a identificação de antígenos eritrocitários e o reconhecimento de sua impor-tância na prática transfusional e na doença hemolítica do recém nascido.1,2
Mais recentemente, houve grandes progressos no en-tendimento e análise estrutural e funcional dos antígenos de grupos sangüíneos expressos tanto nas hemácias quanto
em tecidos não eritróides.3 Neste artigo iremos revisar o
sis-tema grupo sangüíneo Duffy, que tem sido alvo de pesqui-sas, pelo particular interesse fisiológico e transfusional a ele relacionado, sendo considerado um dos mais interessantes loci cromossômicos para avaliar o impacto da pressão da seleção natural em diferentes regiões geográficas.4,5
A descoberta do anti-Fya ocorreu em 1950, por
Cutbush et al, 6 que detectaram uma aglutinina no soro de
foi chamado anti-Fya, em homenagem ao paciente em
ques-tão, Sr. Duffy, e reagia com 64,9% das 205 amostras de san-gue testadas de indivíduos não aparentados na população inglesa.7
No ano seguinte, Ikin et al8 descreveram o anti-Fyb,
anticorpo que define o par antitético do antígeno Fya. Em
1955, Sanger et al9 observaram que o fenótipo Fy(a-b-) era o
mais comum em afro-americanos e que provavelmente repre-sentava um produto de um alelo silencioso, FY.
Chown et al10 descreveram outro alelo no locus DUFFY,
FYX, co-dominante com FYA e recessivo para FYB, corre-lacionado com a expressão fraca do antígeno Fyb. O alelo
FYX foi posteriormente descrito com mais detalhe por Lewis et al,11 que demonstraram que o gene FY não produz um
antígeno diferente dos outros do sistema Duffy, mas os eritrócitos reagem mais fracamente com soros anti-Fyb, po-dendo ser detectado por métodos de adsorção e eluição.
Os anti-soros anti-Fya e anti-Fyb definem os fenótipos
Fy(a+b-), Fy(a+b+), Fy(a-b+) e Fy(a-b-). Em 1971, o antígeno Fy3 foi descrito e os antígenos Fy4 e Fy5 foram reportados em 1973.12,13,14 Os anti-soros que definem os fenótipos Fy3
e Fy5 são muito raros e não existem comercialmente. Em 1987, o primeiro anticorpo monoclonal murino anti-Fy6 foi obtido e definiu outro determinante antigênico Duffy (Fy6) presente em todas as células Duffy-positivo mas ausente em células Fy (a-b-). Esse epítopo se revelou importante pelos estudos de estrutura-função do sistema Duffy.15
Um dos aspectos interessantes dos antígenos Duffy é sua função de receptor de merozoítas de Plasmodium vivax e de P. knowlesi, que são respectivamente os agentes res-ponsáveis por diferentes formas de malária no homem e no macaco. Essa função foi colocada em evidência por Miller et al,16 em 1975, mostrando a resistência dos eritrócitos Fy
(a-b-) à invasão de merozoítas de P. knowlesi que eram cul-tiváveis in vitro naquela época. Em 1989, Barnwell et al17
confirmaram os mesmos experimentos com P.vivax. A partir de 1989, os estudos referentes ao sistema Duffy tomaram um novo impulso. A purificação da proteína Duffy e a clonagem do cDNA permitiram a abordagem de estudos estruturais e funcionais.18,19 A homologia dessa
pro-teína com os receptores de quimiocinas, peptídeos implica-dos na resposta inflamatória, nos levou ao estudo da fun-ção biológica do grupo sangüíneo Duffy.20,21
Antígenos
Os antígenos Fya e Fyb são codificados por duas
for-mas alélicas do gene FY. Os alelos FYA e FYB diferem por uma simples substituição de base no nucleotídeo 125. No alelo FYA, a base é guanina (G) e no alelo FYB a base é adenina (A). Isso produz um códon para glicina no aminoácido 42 no alelo FYA, e um códon para ácido aspártico no alelo FYB. Essa substituição de um aminoácido no domínio amino-ter-minal da proteína é suficiente para definir os dois antígenos antitéticos.23,24,25 Essa variação leva à identificação dos
fenótipos Fy(a+b-), Fy(a-b+) e Fy(a+b+). 26
Estudos com anticorpos monoclonais realizados por Wasniowska et al27 mostraram que o sítio de maior
imuno-genicidade para os antígenos Fya/Fyb está localizado entre
os aminoácidos 37 e 47.
Tournamille et al,28 estudando quatro amostras de
do-adores de plaquetas com fenótipo Fy(a+b+fraco),
descobri-ram que a alteração da expressão do alelo FYB é devida à mutação específica no nucleotídeo 265C>T do alelo FYX, responsável pela expressão muito baixa do fenótipo Fyb.
Essa substituição de base provoca uma mudança do aminoácido Arginina por uma Cisteína na posição 89 do gene FY.
Técnicas de adsorção e eluição são utilizadas para de-tectar a presença do fenótipo Fybfraco mas nem sempre essas
técnicas são eficazes.
Em um estudo com cinco amostras de indivíduos com fenótipo Fy(a+b+fraco) e duas amostras Fy(a-b+fraco) de
indi-víduos não aparentados, Olsson et al,29 além da mutação
265C>T, observaram em todas as amostras pesquisadas a mutação 298G>A, também associada ao alelo FYX. Essa mu-tação provoca uma substituição de Alanina por Treonina no aminoácido 100 do gene FY.
Outros autores demonstraram sorologicamente que os antígenos Fy3 e Fy5 também têm suas expressões enfra-quecidas em eritrócitos.30,31,32
Castilho et al33 descreveram um novo polimorfismo de
um único nucleotídeo (SNP - single nucleotide polymorphism) 145 G>T no alelo FYB, que foi encontrado juntamente com os SNPs dos nucleotídeos 265 e 298, em dois doadores de san-gue brasileiros não aparentados, um caucasiano e outro ne-gro. Nesse estudo foi observado que, dos 361 doadores es-tudados, em 27 (7,5%) encontrou-se apenas a mutação 298 G>A, mas nenhum dos indivíduos estudados apresentou a mutação 265 C>T isoladamente.
O fenótipo Fy(a-b-) em negros mostrou ser devido a uma mutação pontual -33T>C na região promotora do gene FYB, o GATA-box.34,35 Essa alteração leva a uma interrupção
no fator de transcrição eritróide GATA-1, resultando na au-sência de expressão do antígeno Fyb apenas no eritrócito,
não alterando a expressão dessa proteína em outros tecidos. Conseqüentemente, esses indivíduos podem vir a desenvol-ver anti-Fya, mas não anti-Fyb.36
Terminologia da Sociedade Internacional de Transfusão Sangüínea (ISBT -International Society of Blood Transfusion)
Sistema Antígenos
Duffy Fya Fyb Fy3 Fy4 Fy5 Fy6
Símbolo FY FY1 FY2 FY3 FY4 FY5 FY6
Castilho et al33 observaram uma alta freqüência da
mu-tação -33T>C (12,5%) em indivíduos com ancestrais cau-casianos, confirmando que na população brasileira não exis-te uma clara distinção de raças. Foi observada também a ocor-rência simultânea das mutações -33T>C, 265 C>T e 298 G>A (1,7%) e a ocorrência das mutações 265 C>T e 298 G>A em indivíduos de descendência africana, o que difere de outros relatos na literatura que apresentaram a ocorrência das muta-ções 265 C>T e 298 G>A em 2-5% da população caucasiana mas não em negros. 29,37,38
O resultado de eventos naturais na região GATA-box para o alelo FYAnulo é interessantemente encontrado em
re-giões endêmicas do Plasmodium vivax na Nova Guiné39 e,
recentemente, na região amazônica.40
Shimizu et al41,42 investigaram várias etnias de regiões
da Tailândia e Indonésia, verificando a alta incidência do alelo FYA (>0,9) e a presença do novo fenótipo Fy(a+fraco b-),
dados similares aos encontrados em estudos fenotípicos anteriores realizados na região do sudeste asiático e Oceania. Chama a atenção que os indivíduos Fy(a+ fraco b-)
apresenta-ram genotipagem FYA/FYA e os Fy(a-b-) apresentaram genotipagem FYA/FYA ou FYA/FYB, por PCR-RFLP utilizan-do as enzimas BanI e Sty, porém os mecanismos genéticos que causam esse fenótipo não foram determinados. As impli-cações da presença desses fenótipos encontrados ainda são desconhecidas, mas sugerem que, em regiões endêmicas de malária, também há mecanismos de defesa para a infecção do P. vivax, distintos dos encontrados em descendentes africanos.42
Rios et al44 relataram a análise de três caucasóides que
apresentavam fenótipos Fy(a-b-) nos quais foram identifica-dos anti-Fy3 em altos títulos.
No primeiro caso, a genotipagem apresentava-se FYA/ FYA e as mutações 265C>T, 298G>A e -33T>C não foram en-contradas, porém uma mutação pontual 287G>A foi observa-da, provocando a substituição de um nucleotídeo, acarretan-do um cóacarretan-don de término ("stop" cóacarretan-don). O segunacarretan-do pacien-te apresentou genotipagem FYB/FYB e as mutações 265C>T, 298G>A e -33T>C não foram encontradas, mas a seqüência de nucleotídeos do exon 2 do gene FY mostrou uma mutação 407G>A que causa um códon de término prematuro no aminoácido de posição 136. O terceiro paciente, previamente estudado por Mallinson et al,24 apresentava genótipo FYA/
FYA. As mutações 265C>T, 298G>A e -33T>C não foram en-contradas e a seqüência de nucleotídeos do exon 2 do FY mostrou uma mutação 408G>A que causa um códon de térmi-no prematuro térmi-no amitérmi-noácido de posição 136. Segundo os autores, essas mutações mostraram ser eventos espontâne-os pois foram observadas no alelo FYA e no alelo FYB.
O antígeno Fy3 foi descrito por Albrey et al,12 é
resis-tente aos tratamentos com tripsina, DTT 0,2M, α -quimio-tripsina, papaína, sialidase e pronase.45 O epítopo
confor-macional Fy3 está localizado na terceira alça extracelular da glicoproteína Duffy, e seus determinantes antigênicos foram
demonstrados por ensaios com anticorpos monoclonais se-rem entre os aminoácidos 281 e 285. 27, 46
Outros epítopos relativos à glicoproteína Duffy foram definidos por raros soros humanos, como os antígenos Fy4 e Fy5. 27, 46
O antígeno Fy4 foi definido por Behzad et al13 em 1973,
relatando um anticorpo que reagia somente com hemácias Fy(a-b-) de indivíduos com descendência africana. No mes-mo ano, Colledge et al14 relataram o anti-Fy5, definindo o
antígeno Fy5 como tendo uma possível interação com as proteínas Rh e Duffy. A raridade desses anticorpos impe-diu o progresso na caracterização dos epítopos corres-pondentes.
O antígeno Fy6, reconhecido por anticorpos mono-clonais de classe IgG1 Kappa, foi mapeado na alça amino-terminal da proteína Duffy. É resistente a tratamentos com tripsina, DTT 0,2M e sialidase e sensível ao tratamento com papaína, α-quimiotripsina e pronase. 15,47,48 Relacionado com
a suscetibilidade à invasão do P. vivax, Fy6 está presente nas hemácias, com exceção das Fy(a-b-), numa freqüência semelhante à do Fy3. 15
Estudos com anticorpos monoclonais anti-Fy6 mostra-ram que a região imunodominante do epítopo linear Fy6 é o heptapeptídeo QLDFEDV na posição 19-25 da glicoproteína Duffy.
Utilizando técnica de citometria de fluxo, Woolley et al49 descreveram que a expressão de antígenos Duffy era
maior em reticulócitos do que em eritrócitos maduros. A ava-liação da expressão dos antígenos Duffy nos reticulócitos pode ser de valia no entendimento de como essa expressão é modulada em respostas inflamatórias agudas como cirurgias ou sepsis.
Freqüência
Em um estudo realizado por Novaretti et al50 em
doado-res de sangue na cidade de São Paulo, a freqüência fenotípica encontrada, para o sistema de grupo sangüíneo Duffy, foi de 19,8% em caucasóides e 14% em negros para o fenótipo Fy(a+b-). Quanto ao fenótipo Fy(a+b+), a casuística foi de 41,4% para caucasóides e 1,6% para negros. O fenótipo Fy(a-b+) observado foi de 37,8% para caucasóides e 17,5% para negros. Em caucasóides, a freqüência do fenótipo Fy(a-b-) foi de 1,1%, enquanto para os negros foi de 66,9%, sendo esse fenótipo considerado um marcador de raça negra.
A grande diversidade de distribuição dos determinantes antigênicos Duffy, nos diversos grupos étnicos, é caracte-rística desse sistema de grupo sangüíneo.
Os determinantes antigênicos Fya são prevalentes
en-tre chineses, japoneses e melanésios, porém apresenta baixa freqüência entre negros africanos.41,42 No entanto, o antígeno
Fyb é mais abundante na população caucasóide do que em
Sandler et al,52 investigando a origem da hemoglobina
S em dois grupos nativos de sicilianos brancos, encontraram o fenótipo Fy(a-b-) em 11% de indivíduos não aparentados, mostrando que a hemoglobina S é somente um dos genes africanos múltiplos atuais em populações brancas contem-porâneas.
Anticorpos
Os anticorpos anti-Fya e anti-Fyb podem causar
rea-ções transfusionais hemolíticas imediatas e tardias e também podem levar à doença hemolítica do recém-nascido.53
Anti-Fya e anti-Fyb são predominantemente anticorpos
de subclasse tipo IgG1. Em uma série de estudos, Szymanski et al54verificaram que a maioria dos anticorpos anti-Duffy era
composta de IgG1, 18% eram IgG2 e 25% eram IgM. O anti-Fya é mais freqüentemente produzido a partir de
sensibilização por transfusão sangüínea que por gestação e não é de ocorrência natural. Sua freqüência é aproximada-mente três vezes menor que o K. Cerca de 50% dos anti-Fya ativam complemento acima do estágio C3. 55
Já o anti-Fyb é cerca de vinte vezes menos comum que
o anti-Fya e geralmente é encontrado em associação com
outros anticorpos. Um exemplo de ocorrência natural de um potente anti-Fyb foi descrito por Issit et al.56 Também há
relato de um caso de reação transfusional hemolítica devi-do à anti-Fyb causado por resposta imune primária.57
Os anticorpos Anti-Fy3 descrito por Albrey et al12 e
anti-Fy5 descrito por Colledge et al14 são anticorpos raros
e reagem com todos os eritrócitos exceto em fenótipos Fy(a-b-). Esse último não reage também com eritrócitos Rhnull.53
O anti-Fy3 pode causar reação transfusional hemolítica imediata e tardia e o anti-Fy5 pode causar reação transfusional hemolítica tardia e ambos não foram implicados em doença hemolítica do recém-nascido até o momento. 53
O único exemplo de anti-Fy4 descrito em 1973, por Behzad et al,13 reagia com todos os eritrócitos com fenótipo
Fy(a-b-) de negros e com a maioria dos fenótipos Fy(a-b+) e Fy(a+b-) da mesma etnia. O anti-Fy4 não reagia com células Fy(a+b+) de negros nem com vários eritrócitos deste fenótipo em brancos.
Em 1982, Palatinik et al58 descreveram o anticorpo
anti-Fs, que reagia preferencialmente com células Fy(a-b-), em uma mulata brasileira com fenótipo Fy(a+b+) e foi outro caso de um único exemplar detectado. Em 1987, Nichols et al15
descreveram o primeiro anticorpo monoclonal, que definiu o novo epítopo Fy6 e foi produzido por imunização de rato com um conjunto de eritrócitos humanos.
Outros anticorpos anti-Fy6 monoclonais foram produ-zidos e usados como instrumentos que auxiliaram tanto no isolamento da proteína Duffy, quanto para a clonagem desse gene.19,27,59,60
Para fins transfusionais é recomendado que, quando
anticorpos Duffy forem identificados em amostras de san-gue de pacientes, ou ainda naqueles que, apesar de não mais os demonstrarem no soro tiverem histórico dos mes-mos, seja selecionado sangue antígeno-negativo. Em ca-sos de anti-Fy3 e anti-Fy5, deve-se selecionar sangue com fenótipo Fy(a-b-) e para esse último pode-se também sele-cionar sangue Rhnull para transfusão. 53
A importância do estudo por genotipagem de indivídu-os com fenótipo Fy(a-b-) se faz necessária em pacientes com anemia falciforme ou cronicamente transfundidos, para me-lhor seleção de unidades de sangue a serem utilizadas, a fim de propiciar otimização do uso de unidades Fy(a-b-).61
Doença hemolítica do recém-nascido
Tanto anti-Fya como anti-Fyb podem causar doença
hemolítica do recém-nascido (DHRN), geralmente não levam à morbidade significante e não são freqüentes. Entretanto, há relatos em que foram necessárias transfusões intra-útero e ex-sangüíneo transfusão.62-66
Os antígenos Duffy foram detectados em eritrócitos de fetos entre 6 e 7 semanas de vida e estão bem desenvolvidos ao nascimento. Parece que a quantidade desses antígenos não varia durante a vida.56,57
O primeiro caso descrito de transfusão intra-útero de-vido à incompatibilidade materno-fetal por anti-Fya foi
des-crito por Cook et al,68 em 1984, mas, após o nascimento, esse
recém-nascido não necessitou de transfusão de concentra-do de hemácias, apresentanconcentra-do somente um teste de anti-globulina direto fracamente positivo. Em estudo realizado por Geifman-Holtzman et al,69 em 452 mulheres em idade
reprodutiva, encontraram anti-Fya em 5,4% e anti-Fyb em 0,2%.
É possível a detecção de fetos em risco de desenvolver DHRN pela determinação do genótipo Duffy em líquido amniótico.70
Gene
Historicamente, o gene Duffy foi o primeiro grupo sangüíneo cujo locus genético foi referido a um autossomo específico, o cromossomo 1, e está localizado próximo à re-gião centromérica.71 Inicialmente o locus FY foi localizado na
região 1q21-25 por análise de ligação.72
Posteriormente, o cDNA correspondente ao mRNA da proteína Duffy foi clonado a partir uma biblioteca de medula óssea e seqüenciada19 e seu gene foi mapeado em 1q22-q23.73
Acreditava-se que esse gene consistia de apenas 1 exon, revelando uma estrutura primária de um polipeptídeo alta-mente hidrofóbico, contendo uma seqüência nonapeptídica N-terminal (MASSGYVLQ) composta de 338 aminoácidos cha-mado de transcrito menor. 23,74 Um longo estudo
um transcrito de 336 aminoácidos, contendo uma seqüência de um heptapeptídeo N-terminal (MGNCLHR) chamado de transcrito maior.75 Iwamoto, nesse estudo, determinou os
níveis relativos da expressão dos 2 FY mRNAs distintos ve-rificando uma predominância do transcrito maior nas células eritróides e em todos os órgãos estudados.
Desde a descoberta, em 1995, por Iwamoto et al, 25 que
o gene FY é constituído de dois exons, os nucleotídeos são numerados utilizando o mRNA spliced; assim, o primeiro nucleotídeo do códon de iniciação da tradução (AUG) é o nucleotídeo nº1.76 Numerando-se dessa forma, evitam-se as
inconsistências criadas por diferentes tamanhos de 5´-UT aos diferentes sítios de iniciação da transcrição como descri-to por Tournamille et al 34 e Iwamoto et al.75 Em nível protéico,
a Metionina é numerada como nº 1.
Estrutura da proteína
Moore et al77 mostraram que, quando hemácias Fy
(a+b-) com superfície radio-iodo marcadas eram incubadas com anti-Fya antes da solubilização em detergente, uma
pro-teína de 35 a 43 kD era especificamente imunoprecipitada. Hadley et al,78 utilizando técnica de immunoblotting
com um soro potente anti-Fya, identificaram uma proteína
com aparente massa molecular de 35-43 kDa.
Nichols et al,15 utilizando o soro monoclonal murino
anti-Fy6, observaram que este reage com uma proteína de banda larga de 36-46 kDa em immunoblots de proteínas de membrana eritrocitárias detergente-solúveis.
Finalmente, um estudo por desialização da membrana do eritrócito por neuraminidase resultou numa alteração da mobilidade eletroforética da proteína Fya de 35 kD para 43
kD, sugerindo que a proteína Duffy é uma glicoproteína.79
Chaudhuri et al18 mostraram que a proteína Duffy é
N-glicosilada, e a variação do grau de N-glicosilação prova-velmente contribui para a faixa de peso molecular de 35 a 45 kDa, também chamada de GPD (glicoproteína Duffy). Embora esse estudo tenha deduzido que a seqüência de aminoácidos dos antígenos Duffy era uma proteína de nove passagens transmembrânicas, Neote et al74 mostraram a presença de sete
hélices hidrofóbicas, sugerindo uma topologia na qual exis-tem um domínio amino-terminal extracelular, três alças extra-celulares, três alças citoplasmáticas e um domínio coboxi-terminal citoplasmático, demonstrando que a glicoproteína Duffy era uma proteína de sete passagens transmembrânicas. O domínio extracelular N-terminal da proteína Duffy compre-ende 60 aminoácidos, as três alças extracelulares compreen-dem os resíduos de aminoácidos 119-129, 189-206 e 267-288. Utilizando soros humanos anti-Fya, anti-Fyb e anti-IgG
ferritina-marcada, Masouredis et al80 estimaram que hemácias
Fy(a+b-) e Fy(a-b+) carreiam entre 13.000 e 14.000 sítios antigênicos Fya e Fyb respectivamente. Como esperado,
hemácias Fy(a+b+) têm a metade do número de sítios Fya que
nas hemácias de fenótipo Fy(a+b-).
Expressão nos tecidos
A glicoproteína Duffy é expressa em diversos tecidos não eritróides como o rim, baço, coração, pulmão, músculo, duodeno, pâncreas, placenta, cérebro, intestino, glândula tireóide e em células de Purkinje do cerebelo.23, 48,81
As células responsáveis pela expressão de Duffy nes-ses tecidos são as células endoteliais que revestem as vênulas pós-capilares, exceto no cérebro, onde a expressão Duffy está localizada nas células de Purkinje.82,83,94
Análise função-estrutura dos antígenos Duffy
A discussão sobre a função dos antígenos eritrocitários Duffy iniciou-se em 1975 quando Miller et al16 sugeriram que
os determinantes antigênicos Fya ou Fyb poderiam ser
recep-tores para Plasmodium knowlesi e que a resistência à inva-são do merozoíto em negros devia-se ao fenótipo Duffy ne-g a t i v o .8 5
Para um melhor entendimento do envolvimento dos antígenos Duffy na fisiopatologia do Plasmodium, iremos brevemente discorrer sobre o ciclo de vida da malária.
A malária é causada pelo protozoário do gênero Plasmodium, e as espécies que afetam o ser humano são o Plasmodium vivax, Plasmodium falciparum, Plasmodium malariae, Plasmodium ovale. No caso brasileiro, destacam-se as três primeiras espécies. O plasmódio infecta alterna-damente um hospedeiro vertebrado e invertebrado. O vetor é a fêmea do mosquito Anopheles.
A fêmea do Anopheles se alimenta com sangue infec-tado com gametócitos promovendo o processo de fertiliza-ção, produzindo zigoto que se transforma em uma forma invasiva que cresce e se divide, produzindo milhares de esporozoítas invasivos, migrando pelo corpo e invadindo as glândulas salivares. A fêmea, ao se alimentar, inocula os esporozítos no sangue do homem, que migrarão rapidamente para os hepatócitos transformando-se em trofozoítos hepáti-cos onde amadurecem e dividem-se formando milhares de merozoítas. Os hepatócitos se rompem liberando os mero-zoítas na circulação, iniciando o ciclo eritrocítico. Essa parte do ciclo de vida não produz sintomas no hospedeiro. No ciclo eritrocitário, os merozoítas desenvolvem-se em trofo-zoítas formando os esquizontes. Estes, maduros, levam à rup-tura da hemácia, que libera merozoítos capazes de reinfectar novas hemácias. Esse estágio do ciclo está associado com sintomas clínicos. Após um período de replicação assexuada, alguns merozoítos se diferenciam em gametócitos tornando-se infectantes aos mosquitos.86
O mecanismo de entrada no eritrócito pelo Plasmodium foi estudado por Aikawa et al,88 que observaram, por
microscopia eletrônica, que a porção apical do merozoíto faz o contato inicial com o eritrócito, criando uma pequena de-pressão na membrana. Essa área começa a espessar e forma uma junção com a membrana do merozoíto. Então, o merozoíta entra na superfície do eritrócito por invaginação. Após a en-trada completa do Plasmodium, o orifício de entrada fecha-se atrás dele. Essa junção tem importância crucial para a in-vasão do parasita.89
As pesquisas sobre citocinas e seus receptores con-vergiram na investigação dos antígenos de grupo sangüíneo Duffy, mostrando uma importante função fisiológica para os alelos dessa glicoproteína.
As quimiocinas (citocinas com função de quimiotaxia) são parte de um grande membro da família de citocinas, es-truturalmente homólogas. As quimiocinas são divididas em duas grandes subfamílias e se diferenciam por dois resíduos cisteína de aminoácidos terminais que participam na ligação dissulfeto. Podem estar adjacentes (quimiocinas C-C) ou se-parados por um aminoácido (quimiocinas C-X-C). As quimiocinas dessas subfamilias são produzidas por leucócitos e por vários tipos de células teciduais como as endoteliais, epiteliais e fibroblastos.20,90
Na inflamação aguda, as quimiocinas C-X-C atuam prin-cipalmente sobre os neutrófilos, e, na inflamação crônica, as quimiocinas C-C atuam principalmente sobre monócitos, linfócitos e eosinófilos.91
Cada quimiocina tem um receptor específico no qual se liga com alta afinidade. Em 1991, Darbonne et al92
descobri-ram um novo receptor de quimiocinas nos eritrócitos. Revi-sando a topografia dos receptores de quimiocinas e anali-sando o repertório conhecido de ligantes para essa nova descoberta, verificaram que esse novo receptor eritróide era um ligante da família C-X-C com alta afinidade para MGSA e, principalmente, para Interleucina-8 (IL-8), e C-C com alta afinidade para MCP-1 (Proteína Quimotática de Monócito), MIP-1 (Proteína Inflamatória de Macrófago 1) e RANTES (Células Expressas e Secretadas Reguladas na Ativação).21,93.94
Horuk et al95 mostraram, em um estudo sobre
recepto-res de quimiocinas multiespecíficos em eritrócitos humanos, que a IL-8 liga-se minimamente a eritrócitos Duffy negativos, que anticorpos monoclonais para antígenos Duffy bloquea-vam a ligação de IL-8 em eritrócitos Duffy positivo, e que a IL-8 também impedia a ligação e a invasão por P. knowlesi em hemácias, levando a diversas linhas de evidências, indican-do que os antígenos de grupo sangüíneo Duffy são recepto-res de quimiocinas.
Outros estudos estabeleceram a relação entre recepto-res de quimiocinas nos eritrócitos humanos e antígenos Duffy, por alinhamento da seqüência da proteína Duffy com outros membros da família de quimiocinas.
Foi visto também que a organização dos dois exons FY é a mesma encontrada nos genes de outros receptores de
quimiocinas. A partir de então, os antígenos eritrocitários Duffy foram denominados DARC (Duffy Antigen Receptor Chemokines). 74,96,97
A IL-8 é o ligante do DARC eritróide mais intensiva-mente estudado, é de baixo peso molecular, com aproximada-mente 8kDa, e é produzida pela maioria das células do orga-nismo, particularmente por macrófagos e células endoteliais, sendo envolvida na migração celular. A IL-8 é conhecida por ser um potente indutor de quimiotaxia para neutrófilos.98
Após sua introdução na circulação, a IL-8 é rápida e eficien-temente ligada ao DARC eritróide, ficando incapaz de ativar neutrófilos e, desse modo, o DARC eritróide pode funcionar como um "escoadouro" para a IL-8 lançada na circulação.99,100
Assim, a absorção de IL-8 nos eritrócitos pelo DARC pode funcionar como uma limitante da estimulação de leucócitos pela diminuição da IL-8 sangüínea. 92
A ausência do DARC eritróide em indivíduos Duffy negativo conseqüentemente reduz a capacidade de ligação da IL-8 aos eritrócitos. 95
O significado biológico do DARC nos eritrócitos inici-almente pareceu questionável, devido à falta de associação entre doenças e fenótipo Duffy negativo.76 Porém, a relação
função-estrutura e a localização do DARC na fisiologia nor-mal e patológica ainda permanecem um campo vasto para novas descobertas.
A localização do DARC nas células endoteliais das vênulas pós-capilares aliada à sua capacidade de fixar as quimiocinas sugere que essa proteína pode ter um papel na cascata inflamatória, participando na formação do gradiente de quimiocinas que permite lançar os linfócitos na circulação para os sítios de inflamação.101 Estudos realizados por
Middleton et al102 mostraram que o DARC estava implicado
na transcitose e na apresentação de IL-8 produzidas pelas células epiteliais para a superfície luminal das células endo-teliais das vênulas pós-capilares.
Recente artigo mostra que os antígenos Duffy facilitam a movimentação de quimiocinas através do endotélio in vitro e promove a transmigração de neutrófilos in vivo e in vitro.103
A expressão aumentada do RNAm da proteína Duffy durante condições inflamatórias no rim sugere que uma das propriedades dos antígenos Duffy como ligantes de qui-miocinas seletivos são biologicamente relevantes durante processos inflamatórios.104,105
Segerer et al106 observaram o aumento da expressão de
DARC em pacientes que apresentavam rejeição celular e humoral de transplante renal associado à maior deposição da fração C4d em capilares peritubulares.
A diminuição da função renal após transplante está mais associada a pacientes com fenótipo Fy(a-b-), que pode ser devido a ausência de receptores DARC, que faz o papel de atenuar os efeitos inflamatórios, agindo como um escoa-douro de quimiocinas.107
durante o quadro de pneumonia supurativa, sugerindo que os antígenos Duffy apresentavam um papel funcional no parênquima pulmonar durante o processo inflamatório.108
Foi demonstrado também que os receptores DARC são receptores inflamatórios seletivos e não homeostáticos, for-necendo evidências que as quimiocinas ligantes ao antígeno Duffy são padrão em células endoteliais de tecidos inflama-dos e não em teciinflama-dos íntegros.109
Um estudo realizado por Lachgar et al110 mostrou que o
vírus HIV-1 se liga aos eritrócitos dos indivíduos caucasianos através do DARC, fazendo os eritrócitos capazes de transmi-tir o HIV às células mononucleares do sangue periférico, su-gerindo que os eritrócitos podem funcionar como um reser-vatório para HIV-1 ou como um receptor para a entrada de HIV-1 em células CD4+ bem como em neurônios ou células endoteliais.
Além das patologias descritas anteriormente, outros artigos demonstram que os receptores DARC estão envol-vidos na angiogênese do câncer e para isso iremos relatar brevemente os principais eventos relacionados a esse pro-cesso.
A angiogênese é essencial em diversos processos fisi-ológicos, como a embriogênese, reparação de ferimentos e ciclo menstrual, e processos patológicos, como o crescimen-to tumoral e metástase.
A angiogênese tumoral tem por característica a rápida resposta do sistema vascular ao aumento da necessidade metabólica do tecido tumoral, aumentando a microvas-cularização e o recrutamento de células endoteliais proge-nitoras circulantes, sendo esse processo muito controlado devido ao alto custo metabólico da angiogênese, ocorrendo somente quando for necessário. No caso do tumor, esse con-trole estrito é perdido, levando a uma angiogênese aber-rante.111,112
Em cada uma das etapas da angiogênese, os mecanis-mos exatos e os mediadores específicos que orquestram es-tes eventos permanecem interrogados. Entretanto, quimio-cinas CXC, como a IL-8, demonstraram ter um papel crescen-te nescrescen-te processo.111,113
A incidência do câncer de próstata em afro-americanos é 60% maior do que aquela encontrada nos caucasianos, com uma taxa de mortalidade duas vezes mais elevada. Dada a importância das quimiocinas angiogênicas no desenvolvi-mento da rede vascular tumoral e o DARC ter propriedades ligantes com alta afinidade à IL-8, a possibilidade de homens afro-americanos com ausência do DARC eritróide pode ser considerado um fator de predisposição genético para maior incidência e mortalidade para o câncer de próstata.114,115
Finalmente, pode-se dizer que, nos últimos dez anos, os progressos revelados pelas pesquisas conduzidas tanto no Brasil como internacionalmente tiveram forte impacto para melhor entendimento desse sistema de grupo sangüíneo, em-bora muito há que se desvendar, em especial quanto à fun-ção biológica dos antígenos do sistema Duffy.
Abstract
After the introduction of the indirect antiglobulin technique by Coombs in the middle of the 1940's, several antibodies have been discovered. Duffy blood group system came to light when Cutbush and Ikin detected the first antibodies related to this system in the beginning of the 1950's. The antibodies of this system are clinically significant in transfusional practice as they have been involved in hemolytic transfusion reactions and hemolytic disease of the newborn, showing them to be of worldwide occurrence. The FY gene is constituted of two exons and its locus was mapped on chromosome 1q22-q23. The Fya and Fyb antigens are encoded by FYA and FYBalleles, and
are responsible for the Fy(a+b-), Fy(a-b+) and Fy(a+b+) phenotypes. They are carried by a 336 amino acid glycoprotein called DARC (Duffy Antigen/Receptor for Chemokines) which has high affinity to chemokines, also being Plasmodium vivax receptors. The polymorphisms related to its alleles have led to the development of a PCR genotyping technique, which is useful for the safety of blood transfusion, and determining fetus-maternal incompatibilities. In the last decade, much research has been done to determine the biological role of blood group antigens. In this paper we reviewed the Duffy Blood Group System, especially in respect to transfusional practice and biological functions. Rev. bras. hematol. hemoter. 2005;27(2):110-119.
Key words: Duffy blood group system; DARC; chemokines; malaria; DUFFY gene.
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Avaliação: Editor e dois revisores externos Conflito de interesse: não declarado
